Credits : NASA, ESA, G. Miley and R. Overzier (Leiden Observatory, and the ACS Science Team) Les Galaxies à Noyaux Actifs Des monstres cosmiques? NGC4051, Credits : George Seitz/Adam Block/NOAO/AURA/NSF 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon M77, Credits : Sloan Digital Sky Survey Les Galaxies à Noyaux Actifs. Qu’est ce que c’est? Pourquoi les étudier? Les différents types de galaxies actives Les quasars Les radio galaxies Les galaxies de Seyfert Théorie d’unification Où en sommes nous? 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Les Noyaux Actifs de galaxies. Qu’est ce que c’est? Le noyau : région compacte centrale (<1 année lumière) Luminosité = 1 à 1000 fois notre Galaxie Large échelle de fréquences Raies d’émission Intensité fluctue dans le temps Polarisation 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Propriétés. Région d’activité. Région Compacte : (Visible, UV, X…) : Noyau aussi lumineux que le reste de la galaxie. Seul le noyau est observé si trop lointain (Quasars) Région étendue : (Radio…) parfois au-delà de la galaxie 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Propriétés : Luminosité. Galaxies normales = luminosité émise par les étoiles. Max dans le visible Galaxies actives : beaucoup d’énergie dans l’infra- rouge, radio, rayons X et même rayon gamma 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Propriétés. Luminosité. Émission dans une large bande de longueur d’ondes, Différents Processus physiques : Infra rouge (Émission thermique de la poussière) Optique (photo ionisation du gaz) Radio (Rayonnement synchrotron) UV (Effet Compton) Rayon X (Effet Compton Inverse) 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Luminosité. Rayonnement Synchrotron. Particules chargées, accélérées en présence d’un champ magnétique, rayonnent de la lumière (radio). 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Luminosité. Effet Compton L'effet Compton résulte de l'interaction entre un photon très énergétique et un électron possédant une faible énergie 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Distribution spectrale poussière Compton, ‘hot corona’ Compton, disque froid Compton inverse synchrotron 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Propriétés. Phénomènes très énergétiques. Jet de matière très rapide (~ c) Lobes radio lointains 3C388, Credits : NRAO 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon M87, Credits : NASA/STScI Les galaxies à Noyaux Actifs. Pourquoi sont elles intéressantes? Prodigieuse luminosité, Région compacte <1 année-lumière (le noyau) Structures très rapides (~c) Origine? Mécanismes? 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Les Galaxies à Noyaux Actifs. Pourquoi sont elles intéressantes? Évolution des structures cosmiques Études des objets entre nous et les NAG Quasars = chandelles cosmiques Absorption de la lumière 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Absorption Matières (nuages de gaz ) entre nous et le quasar Absorption de la lumière du quasar par cette matière Étude de la matière intermédiaire: Composition Densité Distance Vitesse… 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Credit: CXC/M.Weiss Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Les galaxies à Noyaux Actifs. Pourquoi sont elles intéressantes? Évolution des structure cosmiques Études des objets entre nous et les NAG Quasars = chandelles cosmiques Absorption de la lumière Lentilles gravitationnelles 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Lentilles gravitationnelles. Observateur Quasars 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Lentilles gravitationnelles. G2237+0305, Crédits : NASA/STScI 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Le Modèle de Trou Noir Central Comment expliquer une telle énergie? Trou noir central : 1 million a plusieurs milliards de fois le Soleil Petite taille énorme énergie Crédits : CXC, Melissa Weiss 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Le Modèle de Trou Noir Central Disque d’accrétion + tore de poussière Matière tombe en spiralant sur le TN Émission de photons Émission de matière : jet Crédits : CXC, Melissa Weiss 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Les galaxies à Noyaux Actifs. Preuves indirectes des TN. TN central dans toutes les galaxies Pourquoi certaines galaxies sont actives? Comment un trou noir devient actif? 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Étude des galaxies actives. Spectre électromagnétique Visible (télescopes terrestres, HST) Radio (radiotélescopes) IR (Spitzer) UV (HST) Rayon X (espace : Chandra, XMM…) Rayon gamma (espace : Integral, sur Terre effet Cerenkov, HESS.) 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Différents types de galaxies actives. Propriétés Optique et Radio Principaux types: Quasars Radio galaxies BL Lac, Blazar QSO Galaxies de Seyfert (1 et 2) 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Quasars : QUAsi Stellar Astronomical Radio Sources 3C273, Credits : Sloan Digital Sky Survey Crédits : STScI 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Quasars. Historique 1960 : Crédit : NRAO/AUI/NSF radio sources très puissantes Contreparties visibles ponctuelles : étoiles. Quasars = source radio astronomique identique à une étoile. 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Quasars. Historique Étoiles : peu lumineuses en radio Analyse spectrale : raies d’émission, inexistantes dans les étoiles 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Quasars. Raies d’émission Quasar 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Étoile Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Quasars. Historique Étoiles : peu lumineuses en radio Analyse spectrale : raies d’émission, inexistantes dans les étoiles 1963 Maarten Schmidt étudie 3C273 : Raies de l’hydrogène décalées dans le rouge Objets très lointains et très jeunes Découvertes de quasars faibles en radio Record z=6.4 : (Fan et al. , 2003, SDSS) 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere 13 milliards d’années-lumière Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon 3C273 Magnitude apparente = 12.9 Magnitude absolue = -26.7 100 fois plus lumineux que la Voie Lactée Distance = 2.4 milliards d’années-lumière Jet supra-luminique 3C273, Credits : Sloan Digital Sky Survey 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Quasars : Caractéristiques Fortes radio sources Sources X variables Raies d’émission fortes Objets lointains, galaxies elliptiques Intéraction entre galaxies Formation des premières galaxies 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Quasars : Caractéristiques Quasars et galaxies hôtes Credit: J. Bahcall (IAS, Princeton), M. Disney (Univ. Wales), NASA HST 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies Objets lointains : quasars Objets proches : Galaxies elliptiques géantes 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies. Mécanisme d’émission : particules relativistes dans un champ B rayonnement Synchrotron 2 types : Source radio étendue Source radio compacte 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies : Sources étendues Source radio à 2 lobes Plusieurs kpc de la galaxie centrale 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies : Sources étendues Source radio à 2 lobes Plusieurs kpc de la galaxie centrale 3C 236 : lobes radio à 3Mpc 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Andromède - Voie Lactée = 0.8 Mpc Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies : Sources étendues 1974 Fanaroff & Riley 2 catégories: FRI : 2 jets symétriques, lumineux, peu collimatés 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies FR I Centaurus A = NGC 5128 La plus proche 11 millions d’al Crédits : NAO 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Crédits : NRAO, VLA Radio galaxies : Sources étendues 1974 Fanaroff & Riley 2 catégories: FR I : 2 jets symétriques, lumineux, peu collimatés : FR II : jets puissants, très collimatés, souvent asymétriques, peu lumineux par rapport aux lobes 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies : FR II Cygnus A Centre = galaxies elliptique géante à 200 Mpc Lobes radio à 50 kpc de la galaxie Intensité radio 1 millions de fois plus qu’une galaxie normale Credits : NRAO, VLA 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies : Sources compactes Non résolues, échelle de la seconde d’arc Très lumineuse Jets, région centrale (qq kpc) Mouvement superluminiques 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies : Sources compactes M87 (Virgo) Non résolues, échelle de la seconde d’arc Très lumineuse Jets, région centrale (qq kpc) Mouvement superluminiques Jet : 2kpc 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert Découvertes par Karl Seyfert en 1943 Noyaux Actifs peu lumineux Pas radio Galaxies spirales ou irrégulières 2 types : Seyfert 1 et Seyfert 2 : classification optique 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert 1 Raies d’émission larges et étroites Dispersion de vitesses :1000 à 10000 km/s 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Seyfert 1 Raies permises larges, raies interdites étroites 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert 1 Raies d’émission larges et étroites Dispersion de vitesses :1000 à 10000 km/s Lumineuses en rayons X, UV Polarisation Intensité variable dans le temps (quelques semaines) ~1% des galaxies spirales 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Seyfert 1 : NGC 3227 et NGC 4051 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert 2 Raies d’émission étroites Lumineuse IR ~ 10% des galaxies spirales 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Seyfert 2 Raies permises et interdites étroites 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Seyfert 2 : M51 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Seyfert 2 : NGC 4579 et M66 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert. Activité Durée d’activité = 100 à 1000 millions d’années Phénomène récurrent. Mécanismes d’accrétion ? Pourquoi certaines actives et pas d’autres ? 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert. Activité Pas d’excès de barres Pas d’excès de système en interaction Pourquoi les galaxies de Seyfert sont actives? Comment le deviennent elles? 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert 2 : Noyau caché M77 : Seyfert 2 Raies étroites Lumière polarisée : raies larges !!! M77, Credits : Sloan Digital Sky Survey 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert 2 : Noyau caché Flux polarisé 7500 km/sec (Antonucci & Miller 1985) Hβ Flux total [OIII] 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon [NII] et Hα Seyfert 2 = Seyfert 1 Type 1 (Antonucci & Miller 1985) en 1 e e p ièr ée y T u m ri s l la po Type 2 Dust grains 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Seyfert 2 = Seyfert 1 Effet d’inclinaison du tore de poussière qui entoure le TN. Tore ‘de face’ : Seyfert 1 : vision direct du noyau Tore ‘de coté’ : Seyfert 2 : noyau caché. Tore non aligne avec la galaxie hôte 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Modèle d’unification. Observation du tore!! Radio, interférométrie HST, OA Échelles spatiales très petites 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Modèle d’unification. jet Seyfert 1 Disque d’accrétion radiogalaxies TN Tore de poussière Seyfert 2 quasar 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Blazar Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies actives. Caractéristiques. Très grande luminosité Région centrale compacte Deux familles : Émission radio Pas d’émission radio Très nombreuses dans le passé (quasars) Peu nombreuses maintenant (Seyfert, radiogalaxies) : ~20% 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies actives. Caractéristiques. Type Galaxie hôte Émission radio Raies d’émission Luminosité (Voie Lactée =1) Quasar Elliptique Forte Larges 1000 Blazar (BL Lac) Elliptique Forte Aucune 1 à 100 Radiogalaxies Elliptique Forte Étroites 1 à 100 QSO Spirale Faible Larges 1000 Seyfert 1 Spirale Faible Larges 10 Seyfert 2 Spirale Faible Étroites 10 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Spectres optiques 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Ce que l’on sait TN central présent dans presque toutes les galaxies, Période d’activité Accrétion de matière sur le TN via un disque Inclination du disque détermine la classe de l’objet 10% des galaxies actives sont des radiogalaxies 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Questions non résolues Pourquoi radio fort/radio faible? (environnement, rotation du TN….), Pourquoi galaxies actives/inactives dans l’Univers local? Quels sont les mécanismes engendrant une activité nucléaire? (interaction entre galaxies, barres, spirales…) Quels sont les processus qui ‘nourrissent’ le TN? Physique de jets? 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Pks2356-61 M87 Centaurus A NGC 7742 NGC 5055 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Radio galaxies : Centaurus A 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon Galaxies de Seyfert : M82 14/03/07 Club d'Astronomie de Lyon Ampere Gaelle Dumas CRAL Observatoire de Lyon